Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Методы передачи данных в информационных сетях

ЦИФРОВОЕ КОДИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ДАННЫХ

Для цифрового кодирования данных в информационных сетях используются потенциальные коды (для представления логических нулей и единиц используются только значения потенциала сигнала) и импульсные коды (двоичные данные представляются либо импульсами определенной полярности, либо перепадом потенциала определенного направления).

При выборе способа цифрового кодирования учитывают целый ряд факторов, среди которых обеспечение синхронизации между передатчиком и приемником, способность распознавать ошибки, обеспечение наименьшей ширины спектра результирующего сигнала при одной и той же битовой скорости, отсутствие в передаваемом сигнале постоянной составляющей, низкая стоимость реализации и т.п.

Для того чтобы приемник считывал информацию с линии связи в строго определенные моменты времени необходимо обеспечить синхронизацию передатчика и приемника. Эта задача может быть решена несколькими методами: методом синхронной передачи, методом асинхронной передачи, методом передачи с автоподстройкой.

Последний метод применяется в современных высокоскоростных системах передачи данных. Синхронизация в соответствии с этим методом достигается за счет использования самосинхронизирующихся кодов, в которых указанием для синхронизации передатчика с приемником служат резкие перепады сигнала, т.е. фронты импульсов.

Чем чаще перепады сигнала, тем надежнее синхронизация, а, следовательно, достовернее идентификация принимаемых битов данных. Имеется целый ряд самосинхронизирующихся кодов: NRZ, AMI, NRZI, манчестерский и др.

Каждый из этих кодов имеет достоинства и недостатки.

аналоговый модуляция цифровой кодирование

Рисунок 2

Код NRZ. В простейшем случае потенциального кодирования логическую единицу можно представлять высоким потенциалом, а логический нуль - низким. Подобный способ представления сигнала получил название «кодирование без возврата к нулю, или кодирование NRZ (Non Return to Zero)». Под термином «без возврата» в данном случае понимается то, что на протяжении всего тактового интервала не происходит изменения уровня сигнала. Метод NRZ прост в реализации, обладает хорошей распознаваемостью ошибок, но не обладает свойством самосинхронизации. Отсутствие самосинхронизации приводит к тому, что при появлении длинных последовательностей нулей или единиц приемник лишен возможности определять по входному сигналу те моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные. Поэтому незначительное рассогласование тактовых частот приемника и передатчика может приводить к появлению ошибок, если приемник считывает данные не в тот момент времени, когда это нужно. Особенно критично такое явление при высоких скоростях передачи, когда время одного импульса чрезвычайно мало (при скорости передачи 100 Мбит / с время одного импульса составляет 10 нс). Другим недостатком кода NRZ является наличие низкочастотной составляющей в спектре сигнала при появлении длинных последовательностей нулей или единиц. Поэтому код NRZ не используется в чистом виде для передачи данных.

Код NRZI. Другим типом кодирования является несколько видоизмененный NRZ-код, называемый NRZI (Non Return to Zero with one Inverted). Код NRZI является простейшей реализацией принципа кодирования сменой уровня сигнала или дифференциального кодирования. При таком кодировании при передаче нуля уровень сигнала не меняется, то есть потенциал сигнала остается таким же, как и в предыдущем такте. При передаче единицы потенциал инвертируется на противоположный. Сравнение кодов NRZ и NRZI показывает, что код NRZI обладает лучшей самосинхронизацией в том случае, если в кодируемой информации логических единиц больше, чем логических нулей. Таким образом, этот код позволяет «бороться» с длинными последовательностями единиц, но не обеспечивает должной самосинхронизации при появлении длинных последовательностей логических нулей.

Манчестерский код. В манчестерском коде для кодирования нулей и единиц используется перепад потенциала, то есть кодирование осуществляется фронтом импульса. Перепад потенциала происходит на середине тактового импульса, при этом единица кодируется перепадом от низкого потенциала к высокому, а нуль - наоборот. В начале каждого такта в случае появления нескольких нулей или единиц подряд может возникать служебный перепад потенциала.

Из всех рассмотренных нами кодов манчестерский обладает лучшей самосинхронизацией, поскольку перепад сигнала происходит как минимум один раз за такт. Именно поэтому манчестерский код используется в сетях Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с (10Ваsе 5, 10Ваsе 2, 10Bаsе-Т).

Код AMI. Биполярный код AMI (Alternate Mark Inversion) - кодирование с альтернативной инверсией.

Это модификация кода NRZ. Имеются 3 уровня потенциала. Логическая «1» кодируется либо положительным, либо отрицательным потенциалом, причем потенциал каждой новой единицы противоположен потенциалу предыдущей. Достоинства кода: достаточно узкий спектр сигнала (уже, чем у кода NRZ), что обеспечивает большую пропускную способность линии связи, возможность распознавания ошибочных сигналов при нарушении строгого чередования полярности сигналов. Недостаток - необходимость увеличения мощности передатчика, так как необходимо обеспечить надежное распознавание не двух, а трех уровней сигнала. При использовании этого кода самосинхронизация нарушается только в случае длинных последовательностей нулей.

Для сравнительной оценки самосинхронизирующихся кодов используются следующие показатели:

  • - качество синхронизации;
  • - надежность распознавания принимаемых битов;
  • - сложность реализующего код оборудования.

Один из наиболее существенных недостатков потенциальных кодов - нарушение самосинхронизации при передаче длинной последовательности нулей. Рассмотрим некоторые из применяемых на практике методов, позволяющих улучшить свойства потенциальных кодов.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Методы передачи данных в информационных сетях